JP4644151B2 - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

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本発明は深夜時間帯に翌日に使用する湯を沸かす貯湯式給湯装置に関するものである。
従来よりこの種の深夜時間帯に翌日に使用する湯を沸かす貯湯式給湯装置においては、加熱ヒータを有した貯湯タンクに取り付けられている貯湯温度センサの最下部の温度を監視し、一日のうちに一番低くなった時の温度を貯湯タンクへの給水温度として、深夜時間帯の沸き上げ運転を開始するピークシフト時刻の演算に用いていた。
特開平０１−２３９３４３号公報
ところがこの従来のものでは、昼間時間帯においても貯湯タンク内を常に高温の湯で満たす満タンモードに設定されていると、多量の連続出湯があったときは最下部の貯湯温度センサで給水温度を検出することが可能であるが、少量の出湯ばかりであると、貯湯タンク内下部の湯温が上部の湯の影響によって鈍って昇温してしまい、実際の給水温度よりも高い温度を最下部の貯湯温度センサが検出し、それをピークシフト演算に使用しているため、本当に必要な沸き上げ必要熱量よりも少ない沸き上げ必要熱量が算出され翌朝までに湯が沸き上がらないことがあった。
本発明は、上記課題を解決するため、請求項１では、給水管と出湯管が接続され湯水を貯湯する貯湯タンクと、循環ポンプと加熱手段を有し前記貯湯タンクの下部からの湯水を加熱して前記貯湯タンク上部に戻す加熱循環路と、前記加熱手段に入る湯水の温度を検出する入水温度センサと、前記貯湯タンクの上下方向に複数設けられ貯湯温水の温度を検出する複数の貯湯温度センサと、前記循環ポンプ作動時の前記入水温度センサで検出する入水温度の最低温度を記憶する入水温度記憶部と、最下部の前記貯湯温度センサで検出する貯湯温度の最低温度を記憶する下部温度記憶部と、前記入水温度記憶部で記憶された温度と前記下部温度記憶部で記憶された温度とを比較して低い方の温度を給水温度とする給水温度決定手段と、前記給水温度決定手段で決定された給水温度を用いて沸き上げを開始するピークシフト時刻を算出するピークシフト演算手段とを備えたものとした。
また、請求項２では、前記入水温度センサで検出する温度は、前記循環ポンプが作動開始してから所定時間経過後から検出するようにした。
本発明によれば、入水温度センサで検出する入水温度と最下部の前記貯湯温度センサで検出する貯湯温度とを比較して低い方の温度を給水温度としてピークシフト演算に用いたので、給湯量が少なく貯湯タンク内下部の湯温が上部の湯の影響によって鈍って昇温している場合においても、より実際の給水温度に近い温度を検出でき、ピークシフト演算の精度が向上し、湯切れの発生を防止できる。
また、入水温度センサで検出する入水温度を貯湯タンクと加熱手段との間の配管での放熱等による影響を排除でき、より正確な給水温度を検出できる。
次に、本発明の一実施形態の貯湯式給湯装置を図面に基づいて説明する。この貯湯式給湯装置は、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯に湯水を沸き上げて貯湯し、この貯湯した湯水を給湯に用いるもので、１は湯水を貯湯する貯湯タンク２を備えたタンクユニット、３は貯湯タンク２内の湯水を加熱するヒートポンプユニット等の加熱手段、４は給湯設定温度を設定したり満タンモードや強制沸き増し運転モード等の各種の運転モードを設定するためのリモートコントローラである。
前記貯湯タンクユニット１の貯湯タンク２は、上端に出湯管５と、下端に給水管６とが接続され、さらに、前記加熱手段３と循環可能に接続する往き管７が下部に、戻り管８が上部に接続されている。また、往き管７の途中には貯湯タンク２内の湯水を加熱手段３へ循環させる循環ポンプ９が設けられ、往き管７、循環ポンプ９、加熱手段３、戻り管８で加熱循環回路１０を構成している。また、加熱手段３の前後の往き管７および戻り管８には、それぞれ入水温度センサ１１と沸き上げ温度センサ１２とが設けられている。
次に、１３は前記給水管６から分岐されて貯湯タンク２をバイパスする給水バイパス管、１４は前記出湯管５からの湯水と前記給水バイパス管１３からの水とを混合してその下流の給湯管１５へ給湯する混合弁、１６はこの混合弁１５の下流の給湯管１５に設けられた給湯温度センサ、１７は給湯する湯水の量をカウントする給湯流量カウンタである。
次に、１８は貯湯タンク２の上下方向に複数個配置された貯湯温度センサで、この実施形態では５つの貯湯温度センサが配置され上から１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅと呼び、この貯湯温度センサ１８が検出する温度情報によって、貯湯タンク２内にどれだけの熱量が残っているかを検知し、そして貯湯タンク２内の上下方向の温度分布を検知するものである。
１９は日々の使用熱量や残熱量から深夜時間帯に沸き上げる沸き上げ熱量とピークシフト時刻を演算して加熱手段３へ沸き上げ開始と停止の指示を行うと共に、昼間時間帯に前記貯湯温度センサ１８で検出する貯湯タンク２の残熱量が所定量を下回ると所定の沸き増し運転を開始させる機能を有した貯湯制御部である。
前記加熱手段３は、冷媒を圧縮する圧縮機２０とガスクーラとしての水−冷媒熱交換器２１と減圧手段としての電子膨張弁２２と強制空冷式の蒸発器２３で構成されたヒートポンプ回路２４と、それらの作動を制御するヒーポン制御部２５とを備えており、ヒートポンプ回路２４内には冷媒として二酸化炭素が用いられ、高圧側で臨界圧力を越える超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものである。これによって、低温水を電熱ヒータなしで約９０℃の高温まで沸き上げることが可能なものである。
そして、貯湯タンク２内の湯水を沸き上げる際は、前記循環ポンプ９を作動して往き管７から取り出した貯湯タンク２内下部の湯水を前記加熱手段３で沸き上げ、戻り管８から貯湯タンク２内上部に戻して貯湯される。そして給湯栓（図示せず）が開かれると、給水管６からの給水により貯湯タンク２内の湯水が押し上げられて貯湯タンク２内上部の高温水が出湯管５から押し出され、混合弁１４にて給水バイパス管１３からの水と混合されて給湯されるものである。
ここで、前記貯湯制御部１９は、リモートコントローラ４を介してユーザーが昼間時間帯においても貯湯タンク２内を常に高温の湯で満たす満タンモードに設定されていると、昼間時間帯において少量の出湯があると沸き増し運転を行わせるようにしている。沸き増し運転の開始が指示されると、前記貯湯制御部１９はヒーポン制御部２５へ加熱動作開始の指令を出すと共に、循環ポンプ９を作動開始して貯湯タンク２の最下部の貯湯温度センサ１８ｅが所定温度以上になるまで加熱して満タンにするものである。
なお、前記貯湯制御部１９には、循環ポンプ９作動時の入水温度センサ１１で検出する入水温度の最低温度を記憶する入水温度記憶部２６と、最下部の貯湯温度センサ１８ｅで検出する貯湯温度の最低温度を記憶する下部温度記憶部２７と、入水温度記憶部２６で記憶された温度と下部温度記憶部２７で記憶された温度とを比較して低い方の温度を給水温度とする給水温度決定手段２８と、給水温度決定手段２８で決定された給水温度を用いて沸き上げ開始時刻を算出するピークシフト演算手段２９とが設けられている。
前記下部温度記憶部２７は、最下部の貯湯温度センサ１８ｅで検出する貯湯温度の最低温度を記憶するものであるため、給湯が行われて貯湯タンク２の下部に十分な量の水が流入すると正確な給水温度を検出記憶することができるものである。
また、前記入水温度記憶部２６は、沸き上げ運転または沸き増し運転が開始されて循環ポンプ９が作動開始してから所定時間後に入水温度を監視開始して循環ポンプ９が停止するまでの間の最低温度を記憶するため、最下部の貯湯温度センサ１８ｅよりも低い貯湯タンク２底部の水の温度を検出することができる。このとき、貯湯タンクユニット１と加熱手段３との間の加熱循環回路１０に留まっていた水の温度は検出しないようにしているため、より正確な給水温度を検出記憶することができるものである。
そして、給水温度決定手段２８は、入水温度記憶部２６の水温と下部温度記憶部２７の水温とを比較して低い方の温度を給水温度とするため、満タンモードが設定されているように貯湯タンク２の下部に十分な量の水が入っておらず、最下部の貯湯温度センサ１８ｅで検出する温度がその上部に存在する高温の湯の影響によって鈍って昇温してしまっている場合においても、最下部の貯湯温度センサ１８ｅよりもさらに下に存在する給水を沸き増し運転を行ったときなどに入水温度センサ１１で検出することができ、この入水温度センサ１１で検出し入水温度記憶部２６で記憶した水温の方が下部温度記憶部２７で記憶している水温よりも低く、より実際の給水温度に近い温度を給水温度として採用することとなる。
そのため、この実際の給水温度に近い温度を用いてピークシフト演算手段２９が、深夜時間帯開始時刻から沸き上げ運転の開始をずらすピークシフト時刻を演算するので、ピークシフト演算の精度が向上し、朝になって沸き上げが完了していないという事態がなくなり、湯切れの発生を防止することができるようになったものである。
なお、本発明はこの一実施形態に限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で改変することを妨げるものではない。
本発明の一実施形態の貯湯式給湯装置の概略構成図。
符号の説明
２ 貯湯タンク
３ 加熱手段
５ 出湯管
６ 給水管
９ 循環ポンプ
１０ 加熱循環回路
１１ 入水温度センサ
１８ 貯湯温度センサ
２６ 入水温度記憶部
２７ 下部温度記憶部
２８ 給水温度決定手段
２９ ピークシフト演算手段

Claims (2)

  1. 給水管と出湯管が接続され湯水を貯湯する貯湯タンクと、循環ポンプと加熱手段を有し前記貯湯タンクの下部からの湯水を加熱して前記貯湯タンク上部に戻す加熱循環路と、前記加熱手段に入る湯水の温度を検出する入水温度センサと、前記貯湯タンクの上下方向に複数設けられ貯湯温水の温度を検出する複数の貯湯温度センサと、前記循環ポンプ作動時の前記入水温度センサで検出する入水温度の最低温度を記憶する入水温度記憶部と、最下部の前記貯湯温度センサで検出する貯湯温度の最低温度を記憶する下部温度記憶部と、前記入水温度記憶部で記憶された温度と前記下部温度記憶部で記憶された温度とを比較して低い方の温度を給水温度とする給水温度決定手段と、前記給水温度決定手段で決定された給水温度を用いて沸き上げを開始するピークシフト時刻を算出するピークシフト演算手段とを備えたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
  2. 前記入水温度センサで検出する温度は、前記循環ポンプが作動開始してから所定時間経過後から検出するようにしたことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。
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